關于三極管共射極放大電路的基本分析方法(見附錄1)，我們之前有聊過。本文重點與大家分享下電路的性能分析，尤其電路的頻率響應與選頻特性，還是非常有趣的。主要內容有：

輸入輸出電阻

通頻帶

如何提高放大倍數

1節5號電池可以放大電路嗎？

158MHz頻帶調諧放大電路，FM接收機

圖1為共射極放大電路。

圖1 共射極放大電路圖

“黑盒子”

如果我們把放大電路用一個盒子蓋起來，只留出輸入與輸出端，那么任何一個放大電路均可看成一個兩端口網絡。

左邊為輸入端口，當內阻為Rs的正弦波信號源Vs作用時，放大電路得到輸入電壓Vi，同時產生輸入電流Ii；

右邊為輸出端口，輸出電壓Vo，輸出電流Io，RL為負載電阻。

不同放大電路在Vs和RL相同的條件下，Ii、Vo、Io將不同，說明不同放大電路從信號源索取的電流不同，且對同樣信號的放大能力也不同；

同一放大電路在幅值相同、頻率不同的Vs作用下，Vo也將不同，即對不同頻率的信號同一放大電路的放大能力也存在差異。

輸入與輸出電阻

圖2 輸入電阻的定義

輸入電阻Ri是從放大電路輸入端看進去的等效電阻，定義為輸入電壓有效值Vi和輸入電流有效值Ii之比：

Ri = Vi / Ii (公式1)

那么我們在輸入電路圖1中串聯萬用表XMM1，設置為交流-電流檔；并聯萬用表XMM2，設置為交流-電壓檔，那么可以測得該電路的輸入電阻。

圖2 輸入電阻的測量

萬用表XMM1示數，電流有效值20.267μA；

萬用表XMM2示數，電壓有效值349.973μA；

所以輸入電阻等于17.27Ω；

圖3 輸入電阻測量，萬用表讀數

而在實際的電路中，放大電路圖1的輸入阻抗為R1與R2的并聯R1//R2。

(因為一般認為電源的阻抗為0Ω；晶體管的基級電流極小，所以晶體管本身的輸入阻抗可以看成非常大)

偏置電路R1和R2的并聯值，100kΩ//22kΩ約等于18kΩ。這個值與實際電路測量值17.27Ω基本一致。

電容C1和C2是將基級和集電極的直流電壓隔離，僅讓交流成分通過的耦合電容。

如圖4所示，電容C1和輸入阻抗，電容C2和連接的輸出端負載電阻RL分別形成高通濾波器，僅讓高頻通過的濾波器。

圖4 輸入與輸出端的高通濾波器

電容C1形成的高通濾波器截止頻率為fc，

fc = 1/2πRC = 1/2π*10μF*18kΩ ≈ 0.9Hz (公式2)

電容C2與輸出端負載形成的高通濾波器的截止頻率fe，會因輸出端接有不同的負載電阻而發生變化。所以在設計電路的過程中，預先考慮該電路要接入什么樣的負載是至關重要的。

圖5 輸出電阻的定義

Vo為帶負載后輸出電壓的有效值，

Vo = RL/(Ro+RL) * Vo’ (公式3)

輸出電阻

Ro = (Vo’/Vo - 1) * RL (公式4)

只要獲取了Vo’和Vo的值，就可以得出輸出電阻了。從輸出電阻表達式中，我們也可以看出Ro越小，負載電阻RL變化時Vo的變化越小，稱為放大電路的帶負載能力越強。

實際電路圖6中可以這樣測算，輸出電路先開路，也就是不接負載，連接萬用表XMM2，設置成交流-電壓檔，可以測到電壓Vo’=1.716V；

圖6 測量輸出電阻，開路

然后接入負載RL=10kΩ，在接入萬用表，設置成交流-電壓檔，測得電壓Vo=0.859V，再通過公式(4)求得輸出電阻Ro≈10kΩ；

圖7 測量輸出電阻，接入負載RL，看下輸出電壓的變化

可以看出輸出電阻Ro與電路中的Rc阻值一致，這并不是巧合；因為，如果我們把晶體管看作為電流源，(即使負載變化，其電流也是不改變的)

那么可以認為電流源內部阻抗無限大∞，所以由輸出端看到的阻抗(即輸出阻抗)為RC本身。

圖8 晶體管看作電流源，輸出電阻為RC

簡要總結如下(在一般情況下)

晶體管共射極放大電路的輸入電阻為偏置電路R1與R2的并聯，輸出電阻為RC；

耦合電容C1與C2分別在輸入與輸出端與偏置電阻、RC構成了高通濾波器。

通頻帶

通頻帶用于衡量放大電路對不同頻率信號的放大能力。

由于放大電路中電容、電感及半導體器件結電容等電抗元件的存在，在輸入信號頻率較低或較高時，放大倍數的數值會下降并產生相移。

一般情況下，放大電路只適用于放大一個特定頻率范圍內的信號。

圖9 電路圖1的頻率響應

圖9是電路圖1的頻率響應曲線。

中間一段比較穩定，達到13.81dB(約4.9倍，與理論值5倍幾乎一致)

20log(4.9)≈13.81dB

定義放大倍數下降3個dB，就是截止頻率。

那么低頻截止頻率fc1 = 0.8Hz；高頻截止頻率為fch = 1MHz

如何提高放大倍數

如果想要提高該電路圖1的放大倍數，我們可以變動RC和RE嗎？

前面的介紹中，我們知道RC和RE比值，決定了放大倍數Au。

但是，它們倆也同時決定了電路的靜態工作點。

如果想要不破壞電路的直流靜態工作點，又想加個“元件”提高放大倍數，那很容易想到的元件就是——“電容”。

因為電容阻直流，通交流，不會影響直流靜態工作點。

圖10 發射極并聯電容

如圖10所示，把發射極電阻RE側分成2個，一個R=330Ω，一個RE’=1.6kΩ，保證靜態總和仍為2kΩ。

在RE’邊并聯電容C=100μF，保證交流狀態下直接把RE’短路。

Au = 10kΩ / 330Ω = 30 (公式5)

如果沒有電阻R，用電容C直接并聯RE，那么交流發射極電阻幾乎為0。從計算角度來看，此時交流放大倍數應該為∞。

但是，很明顯不可能。

實際上放大倍數受到hFE，hIE的影響。hFE為共射極電流放大系數，hIE為晶體管輸入阻抗的常數。

在共射極放大電路中，能夠實現的最大放大倍數為hIE。

1節5號電池可以放大電流嗎？

當然可以，我們把電路中的Vcc換成5號電池。

一節5號電池的電壓為1.5V。

圖11 1節5號電池的放大電路圖

VCC設置成12V，這并不是常見，至少相比手頭上只有1節5號電池來的常見。

在偏置電路上加一個二極管，二極管正向導通壓降為0.6V。

把Vcc換成電池，還要使三極管工作在放大狀態，那么三極管基級-發射極必須正向導通，VBE必須得到保證。

這就是增加一個二極管的作用，二極管一旦導通后，其壓降0.6V保持不變。即使電池電壓下降，也能確保晶體管的VBE能夠進行放大工作。

158MHz頻帶調諧放大電路

現在有3節電池，利用這個電路可以實現無線收發、FM接收機的應用。

該應用涉及到了RF級別，所以實際的電路裝配要十分小心。

圖12 高頻放大電路

把電路圖1中的集電極換成LC并聯諧振電路。

那么在諧振頻率fo處，阻抗就會無窮大∞；在其他頻率處，阻抗變小。

我們知道集電極的阻抗很大，那么有利于放大倍數。

(諧振電路的阻抗，即集電極負載電阻，與發射極電阻之比，決定電路的增益)

所以電路的頻率響應與諧振電路曲線相似。僅對在調諧頻率fo附近的信號進行選擇放大。

理論計算：

fo = 1 / 2π√LC =140 MHz (公式6)

那么實際的電路呢，這里三極管選擇了2SC3733，我們來看圖13

圖13 圖12的頻率響應

和預期的一致，不過電路在158MHz增益最大，與理論計算的140MHz有出入。

主要原因應該是三極管選擇與電感的問題。很多書上給出的都是2SC2671，班長沒有試驗過，實驗過的讀者可以告訴我。

附錄1：1秒看出電路放大倍數？晶體管放大電路設計，參數選擇就這么簡單

看到這里，為班長點個贊吧！歡迎在評論區，留言討論！

總結

關于共射極放大電路，就是這么一個大家認為最簡單的電路，還有很多種變法：包括信號發生器、低通濾波器、高頻增強、高頻放大等等。

大家很難精通、記住每一個電路，所以建議大家掌握直流+交流、高頻+低頻的分析方法，這樣在應用或者DIY的過程中，就可以上手很快。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的当电压放大电路的开路增益和输出电阻固定后_晶体管放大电路的性能分析与应用...的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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